Amine Ben Salem présente ses travaux sur les nanofils photoniques

Le 9 avril prochain, la Fondation Télécom récompensera, à l’occasion de ses Prix annuels, les quatre lauréats du programme Futur et Ruptures de l’Institut Mines-Télécom. Auteurs de thèses distinguées pour leur excellence, ils recevront chacun un prix, pour un montant total de 11 000 €. Dans une série de quatre billets, nous vous présentons leurs travaux, menés au sein des laboratoires de l’Institut Mines-Télécom.

(1/4) Aujourd’hui, c’est Amine Ben Salem qui expose ses travaux, conduits à Sup’Com Tunis. Ils portent sur la caractérisation de nouvelles structures guidantes à base de fibres optiques de dimension submicronique, présentant des propriétés optiques exceptionnelles et permettant de nombreuses applications comme les nouvelles sources de rayonnement opérant dans l’infrarouge et les capteurs de haute sensibilité.

Titre de la thèse
Caractérisation des nanofils photoniques en vue de l’application à la compression d’impulsion et aux capteurs optiques

Résumé
Les travaux de cette thèse portent sur l’étude et la caractérisation des propriétés linéaires et non linéaires des fibres optiques étirées appelées « nanofils photoniques ». Ces fibres sont fabriquées par l’étirage des fibres conventionnelles et standards comme les SMFs (Single Mode Fiber) ou les  FCPs (fibres à cristaux photoniques). Nous avons montré que ces guides constituent des composants efficaces pour la réalisation des applications potentielles en termes de fibres à dispersions particulières, fibres à haute biréfringence pour le maintien de la polarisation, fibres à fortes non-linéarités pour la génération de source de lumière large bande et aussi fibres monomodes à très faible aire effective pour la transmission de fortes puissances optiques. Ces structures, en plus, ont montré leur grande capacité de guider une partie importante de la lumière en champ évanescent à l’interface cœur/gaine. Ceci suscite un grand intérêt pour la réalisation des applications aux capteurs à champ évanescent pour la détection des espèces chimiques inconnues.
Dans un premier temps, après la modélisation des propriétés optiques à savoir la dispersion chromatique, la biréfringence et l’aire effective du mode optique fondamental à l’aide de la méthode des éléments finis, nous avons montré que les effets non linéaires dans les nanofils photoniques peuvent être exaltés considérablement soit en se basant sur une approche structurale en réduisant les dimensions du cœur de la fibre en dessous de 1 micron ou en se basant sur une approche matérielle en introduisant des matériaux hautement non linéaires comme les verres en chalcogénure ou en tellurite ayant une propriété exceptionnelle d’opérer, tant dans le domaine visible que dans le domaine Infrarouge (IR). Suite à cette étude, nous avons établi le développement complet de l’équation d’enveloppe non linéaire étendue qui régit la propagation dans les nanofils connue sous le nom de l’équation de Schrödinger Non Linéaire (ESNL). En se basant sur l’outil numérique développé résolvant l’ESNL, nous avons montré la génération des impulsions courtes contenant un seul cycle du champ électromagnétique avec des durées assez courtes de quelques femtosecondes. Cette technique repose sur la compression solitonique non linéaire extrême qui se produit lors de la propagation d’impulsions ultra-brèves dans des nanofils photoniques. Cette compression temporelle a été suivie d’un fort élargissement spectral dans les domaines visible et IR permettant la génération du supercontinuum optique ‘‘source blanche large bande’’. Ceci suscite un grand intérêt dans les systèmes de multiplexage en longueur d’onde WDM (Wavelength Division Multiplexing) et pour la proposition des nouvelles sources de rayonnement, compactes et à faible énergie, dans l’IR.
Enfin, la conception et l’implémentation d’une application capteur à base de nanofils photoniques ont été présentées. En effet, en se basant sur l’existence d’un champ évanescent se propageant à l’interface cœur/gaine de la fibre, une étude examinant cet effet a été menée pour développer des capteurs hautement sensibles pour la détection des espèces chimiques. L’utilisation et l’insertion des nanofils photoniques dans des interféromètres à base de Mach-Zehnder (MZ) ont montré leur efficacité en termes de sensibilité et limite de détection. En effet, nous avons proposé ce type de capteur qui a montré une grande sensibilité de détection de la variation des indices de réfraction des solutions concentrées, comme du benzène ou NaCl, de l’ordre de 10-6. Par conséquent, les interféromètres de MZ à base de nanofils photoniques présentent un intérêt majeur pour la mise en œuvre des applications capteurs.

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(3/4) Anaïs Vergne présente ses travaux sur la topologie algébrique appliquée aux réseaux de capteurs
(4/4) Xuran Zhao présente ses travaux sur la réduction de dimensionnalité multivue pour la biométrie multimodale

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